解题思路:
若树 B
是树 A
的子结构,则子结构的根节点可能为树 A
的任意一个节点。因此,判断树 B
是否是树 A
的子结构,需完成以下两步工作:
- 先序遍历树
A
中的每个节点node
;(对应函数isSubStructure(A, B)
) - 判断树
A
中以node
为根节点的子树是否包含树B
。(对应函数recur(A, B)
)
算法流程:
本文名词规定:树 A
的根节点记作 节点 A
,树 B
的根节点称为 节点 B
。
recur(A, B)
函数:
- 终止条件:
- 当节点
B
为空:说明树B
已匹配完成(越过叶子节点),因此返回 $\text{true}$ ; - 当节点
A
为空:说明已经越过树A
的叶节点,即匹配失败,返回 $\text{false}$ ; - 当节点
A
和B
的值不同:说明匹配失败,返回 $\text{false}$ ;
- 当节点
- 返回值:
- 判断
A
和B
的 左子节点 是否相等,即recur(A.left, B.left)
; - 判断
A
和B
的 右子节点 是否相等,即recur(A.right, B.right)
;
- 判断
isSubStructure(A, B)
函数:
- 特例处理: 当 树
A
为空 或 树B
为空 时,直接返回 $\text{false}$ ; - 返回值: 若树
B
是树A
的子结构,则必满足以下三种情况之一,因此用或||
连接;- 以 节点
A
为根节点的子树 包含树B
,对应recur(A, B)
; - 树
B
是 树A
左子树 的子结构,对应isSubStructure(A.left, B)
; - 树
B
是 树A
右子树 的子结构,对应isSubStructure(A.right, B)
;
- 以 节点
<,,,,,,,>
代码:
Python
class Solution:
def isSubStructure(self, A: TreeNode, B: TreeNode) -> bool:
def recur(A, B):
if not B: return True
if not A or A.val != B.val: return False
return recur(A.left, B.left) and recur(A.right, B.right)
return bool(A and B) and (recur(A, B) or self.isSubStructure(A.left, B) or self.isSubStructure(A.right, B))
Java
class Solution {
public boolean isSubStructure(TreeNode A, TreeNode B) {
return (A != null && B != null) && (recur(A, B) || isSubStructure(A.left, B) || isSubStructure(A.right, B));
}
boolean recur(TreeNode A, TreeNode B) {
if(B == null) return true;
if(A == null || A.val != B.val) return false;
return recur(A.left, B.left) && recur(A.right, B.right);
}
}
C++
class Solution {
public:
bool isSubStructure(TreeNode* A, TreeNode* B) {
return (A != nullptr && B != nullptr) && (recur(A, B) || isSubStructure(A->left, B) || isSubStructure(A->right, B));
}
private:
bool recur(TreeNode* A, TreeNode* B) {
if(B == nullptr) return true;
if(A == nullptr || A->val != B->val) return false;
return recur(A->left, B->left) && recur(A->right, B->right);
}
};
复杂度分析:
- 时间复杂度 $O(MN)$ : 其中 $M, N$ 分别为树
A
和 树B
的节点数量;先序遍历树A
占用 $O(M)$ ,每次调用recur(A, B)
判断占用 $O(N)$ 。 - 空间复杂度 $O(M)$ : 当树
A
和树B
都退化为链表时,递归调用深度最大。当 $M \leq N$ 时,遍历树A
与递归判断的总递归深度为 $M$ ;当 $M>N$ 时,最差情况为遍历至树A
的叶节点,此时总递归深度为 $M$。